Noch lange nicht ausgereizt

Glaubt man den Medien und vielen Politikern, steht das Ende des Verbrennungsmotors kurz bevor. Dabei geht eine Tatsache gerne vergessen. Denn Verbrennungsmotoren wurden in den letzten Jahren stetig effizienter – und ihr Potenzial ist längst nicht ausgereizt.

Die durchschnittlichen CO₂-Emissionen der in der Schweiz und dem Fürstentum Liechtenstein verkauften Neuwagen in den letzten Jahren.

Werfen wir zunächst einen Blick in die Vergangenheit: Ein Personenwagen, der im Jahr 1996 in der Schweiz in Verkehr gesetzt wurde, stiess pro Kilometer durchschnittlich 211 Gramm des Treibhausgases CO₂ aus. Vier Jahre später lag dieser Wert erstmals unter 200 Gramm und sank in der Folge relativ kontinuierlich auf 134 Gramm im Jahr 2016. Gleichzeitig wurden unsere Autos grösser, schwerer und leistungsstärker, die elektronischen Helferlein vermehrten sich und der Anteil an Fahrzeugen mit Vierradantrieb stieg auf gegen 50 Prozent. Mit anderen Worten: Es gelang den Autoherstellern, die Energieeffizienz ihrer Autos markant zu steigern.

2018 stiegen die durchschnittlichen CO₂-Emissionen der Schweizer Neuwagen erstmals seit 15 Jahren wieder leicht auf 137 g/km an. Grund war die Affäre um geschönte Stickoxidwerte beim Diesel und dem damit verbunden Vertrauensverlust der Autokäufer, die danach wieder vermehrt Benzinmodelle wählten. Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa hat zusammen mit Audi und einem Doktoranden die technischen Potenziale der verschiedenen Antriebskonzepte untersucht und kommt zu einem interessanten Fazit: Die Potenziale zur Effizienzsteigerung sind bei Verbrennungsmotoren weit grösser als bei batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV).

– Bis 2030 liegen beim BEV rund 13 Prozent drin, bis 2050 sind es 18 Prozent.
– Benzin und Benzin-Hybrid-Fahrzeuge kommen auf 20 bis 36 Prozent im Jahr 2030, auf 30 bis 43 Prozent bis 2050.
– Diesel- und Diesel-Hybrid-Fahrzeuge erreichen eine Effizienzsteigerung von 16 bis 30 Prozent im Jahr 2030, 26 bis 37 Prozent bis 2050.
– CNG- und CNG-Hybrid-Fahrzeuge erreichen 24 bis 40 Prozent bis 2030, 34 bis 47 Prozent bis 2050.

Christian Bach, Experte für Antriebsysteme an der Empa.

«Verbrennungsmotorische Fahrzeuge weisen ungefähr das doppelte Effizienzsteigerungspotenzial auf wie batterieelektrische Fahrzeuge», hält Christian Bach, Abteilungsleiter Fahrzeugantriebssysteme bei der Empa, fest. Dies würde auch vom Einsatzgebiet abhängen, so Bach. «Insgesamt verstärken diese technischen Potenziale die bereits heute gültige Regel: Elektrofahrzeuge gehören in den Kurz- und Mittelstreckeneinsatz, verbrennungsmotorische Fahrzeuge in den Langstrecken- und Lasteinsatz – selbstverständlich immer mit erneuerbarer Energie betrieben.»

Das grosse Potenzial der CNG-Antriebe ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass diese bislang nur auf leicht modifizierten Benzinmotoren basieren. Durch die Erhöhung beispielsweise der Spitzendruckfestigkeit der Motoren auf Werte klar über 120 bar, Anpassungen der Zündsysteme oder auch einer drosselfreien Lastregelung ist bei Gasmotoren eine Annäherung an die Wirkungsgrade von Dieselmotoren denkbar.

Ein weiteres CO₂-Minderungspotenzial sehen die Wissenschaftler für CNG-Fahrzeuge bei der Zumischung von erneuerbarem Wasserstoff zum CNG, was den Kohlenstoffanteil im Treibstoff senken und gleichzeitig Wirkungsgradvorteile durch erhöhte Brenngeschwindigkeit und bessere Verbrennungsstabilität bringen würde. Den grössten Vorteil bieten die CNG-Fahrzeuge jedoch bereits heute. Denn durch die Nutzung von Biogas statt fossilem CNG lassen sie sich schon heute nahezu CO₂-neutral fahren.

Alle Details zu den Kosten, der Klimabelastung und dem Optimierungspotenzial der verschiedenen Antriebe sind in einem neuen Sachbuch mit dem Titel «Kosteneffiziente und nachhaltige Automobile» zu finden. Das Werk von Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach und Christian Weindl ist immer Verlag Springer Vieweg erschienen. (sco, 19. Februar 2020)